籼型杂种稻“汕优 63”

2004 年江浦

第五节 水稻育种的途径和方法（二） ----- 杂种稻的选育一、杂种稻简史

（一）杂种稻选育简史1964 年袁隆平开始从胜利籼品种中寻找不育株。1970 年李必湖在海南崖县普通野生稻群落中发现花粉败育株。1972 年育成野败型珍汕 97A 、二九南 1 号 A等不育系和保持系。1973 年测得 IR24 等恢复系，实现“三系”配套。

目前我国育成的不育系有 5 大类：野败型（ WA 型），如珍汕 97A 、 V20A等；冈型（ G 型）和 D 型，如冈 46A 、 D 汕A 等；包台型（ BT 型），如黎明 A 、六千辛 A等；滇一型（ DI 型），如滇 29A 等；红莲型（ HL 型），如 HL 型粤丰 A 等。生产上应用的以野败型为主。

（二）杂种稻的生产潜力1. 杂种稻比常规稻显著增产 20% 左右。2. 杂种稻优势主要表现在发芽快、分蘖强、生长势旺盛；根系发达、吸肥能力强；穗大粒多；光合同化和物质积累能力强；遗传背景广，适应性强，尤其对不同土壤

类型的适应性，在低产地区增产幅度大。

二、产生杂种稻的途径（一）核质互作型雄性不育性的利用1. 孢子体雄性不育（ P25 ，详细讲解）2. 配子体雄性不育（ P25 ，详细讲解）3. 籼稻育性恢复性状的遗传控制（ 2 对恢复基因， P25 表 1-4 ）4. 粳稻育性恢复性状的遗传控制（ 1 对恢复基因）

Teyou 559—indica hybrid with high yield

Chang you 1 — three-line japonica hybrid

with good quality and late maturity

（二）光（温）敏核雄性不育性的利用1. 农垦 58S 的发现及其育性转换特点（ 14 小时不育， 12 小时可育，敏感时期 3-6期）；2. 用农垦 58S 转育的核不育系育性稳定现状。光敏不育系光温敏不育系温光敏不育系温敏不育系（抽穗前 10-18 天）

Liangyoupeijiu—hybrid by two line method

A hybrid with new plant type

（三）化学杀雄剂的应用1. 对化学杀雄剂的基本要求：不伤雌蕊，不影响正常开花。2. 现有较好的水稻杀雄剂：甲基砷酸锌、甲基砷酸钠。3. 杀雄剂导致雄性不育的生化机理（请看P26 ）。4. 杀雄剂的处理方法。浓度 0.015%~0.025% ；喷洒时期：始穗前 10 天； 7 天后减半药量喷洒第 2次。缺点：不易得到纯度高的种子。优点？

三、不育系及其保持系的选育 优良的水稻雄性不育系和保持系必须具备的条件。1. 雄性不育系①雄性不育性稳定； ②可恢性好；③良好的花器和开花习性（图示柱头外露情形）。

2. 保持系①一定的丰产性和良好的配合力；②花药发达花粉量大；③具有一定的抗性和较好的稻米品质。

（一） BT 型不育系的选育（杂交，回交核代换，详细解释 P27图）（二）野败型不育系的选育（三）冈型不育系和 D 型不育系（四）红莲型不育系的选育实践表明，远亲杂交较易产生不育的后代，如野栽交、籼粳交。

（五）不育系的分类及核质互作效应1.按不育花粉的形态分类： 可分为典败型、圆败型和染败型。2.按遗传特点分类：可分为孢子体不育类型和配子体不育类型。3.按恢保关系分类：可分为野败型和红莲型。4. 不育胞质对杂种一代性状， 表现一定程度的负效应。但核质互作现象比较复杂。

汕优 63F2代分离表现（ 2004 ，江浦）

不育株

小青棵

四、恢复系的选育 （一）优良的恢复系必需具备以下几个条件：①恢复性强而稳定；②配合力高， 不但超亲而且超过对照品种；③具有较好的农艺性状和抗性；④植株略高于不育系，花药发达花粉量多。

3A/C418 F1

（二）恢复系选育方法1. 测交筛选。

（ 1 ）具体做法。首测 F1 要有 10 株；复测 F1 要有 100 株以上的群体。（ 2 ）测交父本的选择要考虑：① 亲缘关系。凡与不育系原始母本亲缘较近的品种，往往具有该不育系的恢复基因。② 地理分布。低纬度、低海拔的热带、亚热带地区的品种具有恢复力的较多。

2 . 杂交选育① 恢复系 × 恢复系：因双亲都有恢复基因，低世代可以不测交，待其它性状稳定后再与不育系测交。这种方式较易成功。如明恢 63 （ IR30/ 圭 630 ），桂 33 和桂 34 （ IR36/IR24 ）。

IR30/ 圭 630

② 不育系 × 恢复系：可以减轻测交工作，育成同质恢复系。

六千辛 A/9/77302-1BC8F6

武 3A/9/4482 F5BC8F5

BT-IL161A/4016R F1

③ 恢复系 × 保持系：从其稳定的杂交后代测交筛选也可以育成恢复系。如C 堡（ C57/ 城堡 1 号）。

C57/ 城堡 1 号

④多亲本复交选育恢复系。如湖南的二六窄早（ IR26/ 窄叶青 F2// 早恢 1 号）。

五、杂种组合的选配1. 选配时应考虑的因素：

①双亲的亲缘关系；地理来源和生态类型的差异；②双亲的一般配合力和特殊配合力；③双亲的丰产性、抗性和稻米品质。

汕优 63 F1（ 2004 ，江浦）

特优 559 F1（ 2004 ，江浦）

丰优香占 F1（ 2004 ，江浦）

2. 选配组合的一般做法：①初测时组合数要多，每组合 F1株数可少，选择少数组合进行复测。②复测组合小区对比试验时，对估计有希望的组合进行小规模制种。③探索制种技术和高产栽培技术。

Collaboration between China and IRRI on Hybrid Rice

FANGMING XIE

Hybrid Rice ProgramIRRIDAPO Box 7777Metro Manila, Philippinesf.xie@cgiar.org

3. 杂 种 稻 的 育 种程序（见 P31 ）。品种资源 品种鉴定 具保持能力者 连续回交转育不育系；具恢复能力者 杂交转育恢复系。

不育系 × 恢复系 配合力测定（优势、抗性等） 新组合比较

区域试验、生产试验

繁殖制种推广

第六节 水稻育种的途径和方法（三） -----诱变育种和花药培养技术一、诱变育种我国水稻诱变育成的品种年种植面积约占全国水稻种植面积的 1/10 。种植面积的品种有原丰早、浙辐 802 ，皆为长江中下游早稻主栽品种。水稻诱变育种仍以 γ 射线为主，占 80% ；其次为快中子（ 6% ）、激光（ 4% ）。另外还有 β 射线、微波、化学诱变剂、电子流、离子束。

（一）诱变处理方法1. 适宜照射剂量：在一定的照射剂量范围内，突变率与照射剂量呈正相关，但照射的损伤效应也相应提高。目前广泛采用的是半致死剂量，即照射后植株成活率在 50% 左右，结实率在 30% 以下。 60Coγ 射线处理干种子所用的剂量范围为 150-600Gy(1Gy=100R), 但以300Gy育成的品种数最多，约占 58% 。

籼稻和粳稻对辐射敏感性不同，籼稻抗辐射能力较强。品种间及不同发育阶段的辐射敏感性相差也很大，可参考表 1-6 （ P33 ）采用 2~3个不同剂量处理。一般 γ 射线处理籼稻干种子采用 300Gy的剂量，粳稻干种子为 250Gy，剂量率为 0.83-0.415Gy/min。中子处理则以 3×1011 中子数 /cm2 左右为好。

如果以发芽种子或秧苗进行处理，剂量为干种子处理剂量的 1/10-1/12 左右。处理种子数量视品种的辐射敏感性和诱变率，以及照射剂量的大小而不同，一般为 100-250克，最低限度需要 500 粒。

2. 化学诱变及复合处理。 P32 。化学诱变如用 NMU （ N- 亚硝基 -N-甲基尿烷）处理水稻干种子，据报告 0.15% 和 0.03% 的溶液浸渍 6 小时均有效。九州大学佐藤光教授用MNU（ N-methyl-N-nitrosourea) 处 理 水 稻受精卵引发突变改良稻米品质（略加介绍）。用射线与 EMS 复合处理水稻种子比单独处理的效果好。

WT wx du1 du2 du3 du4 du5

Mutants modifying amylose contentI2

・K

I

15.58% 0.76% 5.32% 6.48% 7.22% 3.80% 5.32%

Amylose content

sugary mutants in rice

WT sug1 sug2

（二）选育的方法1.照射材料的选择 : 通常选用有优良性状的品种或推广品种作为材料 ,以改良个别性状 ; 也有用杂种世代种子处理的 , 以增加变异幅度 .

2.M1 代 : 采用密植控制分蘖 ; 一般都不进行选择。只收主穗 , 单存或混合脱粒 . 为什么 ?

3.M2 代 : 种植穗行或株行 ; M2 出现异常的叶绿素突变体较多，有育种利用价值的突变少，因此群体要足够大。

4.M3 及以后世代：一般已很少分离，尤其是单基因突变体，M3代均以株系种植，性状稳定者可以混合收获。5.诱变与杂交相结合的选育：利用 F1或后代进行诱变处理， 提高其后代的变异类型。6.诱变育种成功事例。见 P33 。

(三）一些性状改良的效果（想一想为什么？）1. 生育期的改良：选育早熟类型较有把握，尤其在大田容易鉴别。据报道， M2 早熟突变体出现的频率为 0.6%-2.3% 。2.植株高度的改良：将高秆品种诱发得半矮秆类型突变体的频率也较高（ 0.29%-0.42% ）。

3. 稻米品质的改良：把粘性变为糯性；也可改良稻米蒸煮品质。4.抗病性的改良：可提高水稻抗瘟性，但抗病性诱变频率较低（ 0.006% ， Yamasaki & Kawai, 1968 ） .5.突变体应用于杂交育种：利用突变体为杂交亲本选育品种，有许多成功事例，见 P34 。

二、花药（花粉）培养技术花药培养和花粉培养的含义：在合成培养基上改变其正常的发育途径，由单个花粉粒发育成完整植物的技术。花药培养和花粉培养的区别：外植体不同。用花粉就不会因花药的药壁、花丝、花隔等体细胞的干扰而形成体细胞植株。但花粉培养技术难度大。花药培养和花粉培养的历史与成绩：中花 9 号；浙粳 66 ；合单 76-085 等。

人工种子

人工种子

（一）花药培养的一般操作程序： P35 。1. 取花粉发育处于单核中晚期的稻穗经低温处理。

2. 接种前进行表面灭菌。用 75% 的酒精擦洗；或用新鲜漂白粉饱和液的上清夜浸泡 15 分钟；

或用 0.1% 升汞（二氯化汞）浸泡 10 分钟。再用无菌水冲洗 3 次。

3. 在超净台上接种操作，每根直径 3cm 的试管接种花药 50-100 枚。

4. 30 天左右，当愈伤组织增殖到 2-3cm 大小时，及时进行再分化培养。经 15-25 天后就能诱导幼苗的分化。幼苗 3-4叶即可移植到土中。

（二）花药培养的方法1.脱分化，形成愈伤组织，用 N6 培养基，加一定数量的生长调节剂（ 2 ， 4-D ， 2mg/L ）。 P36 ，表 1-7 。2. 再分化，形成芽和根及植株，用 MS 培养基，加细胞分裂素。 P36 ，表 1-8 。

（三）提高花药培养成植株的因素1.供试材料的基因型： 粳稻比籼稻易获得花粉植株。2. 花粉发育时期： 单核期。3. 培养条件：脱分化需要黑暗，再分化需要光照。

（四）花药培养在水稻品种改良上的应用1.提高获得纯合材料的效率；2.提高选择效率；3.结合诱变处理提高诱变效果；4.推广品种通过花药培养可达到提纯选优的作用。

（五）存在问题1.还没有适合各种不同基因型的培养基。2.绿苗分化率还不够高。3. 分化绿苗的时间拖延过长，延误种植季节。4.产生花粉植株的程序较繁，需要较多的人物力消耗，大规模产生花粉植株的技术尚待努力。